JP6986751B2 - Column-beam joint structure - Google Patents
Column-beam joint structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP6986751B2 JP6986751B2 JP2018029250A JP2018029250A JP6986751B2 JP 6986751 B2 JP6986751 B2 JP 6986751B2 JP 2018029250 A JP2018029250 A JP 2018029250A JP 2018029250 A JP2018029250 A JP 2018029250A JP 6986751 B2 JP6986751 B2 JP 6986751B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joint
- column
- welded
- joint core
- flange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
Description
本発明は、冷間ロール成形の角形鋼管により構成される柱部と、H形鋼により構成される梁部と、熱間成形の角形鋼管により構成され、前記柱部と前記梁部との接続部分となるノンダイアフラム形式の仕口部と、を備える柱梁接合構造に関するものである。 The present invention is composed of a column portion made of a cold roll-formed square steel pipe, a beam portion made of H-shaped steel, and a hot-formed square steel pipe, and the connection between the column portion and the beam portion. It relates to a beam-column joint structure including a non-diaphragm type joint portion as a part.
従来、この種の柱梁接合構造物は、複数の鋼管を溶接結合することにより構成されており、その際に溶接結合として、例えば、通しダイアフラム形式、内ダイアフラム形式等の接合形式がある。
しかしながら、これら通しダイアフラム形式、内ダイアフラム形式等の接合形式によると、組立て工数(溶接箇所)が多く、且つ溶接長さが長くなるため、全体の作業が複雑化するという問題点があった。
Conventionally, this type of beam-column joint structure is configured by welding and joining a plurality of steel pipes, and at that time, there are joining types such as a through diaphragm type and an inner diaphragm type as welding joints.
However, according to the joining type such as the through diaphragm type and the inner diaphragm type, there is a problem that the whole work is complicated because the assembly man-hours (welding points) are large and the welding length is long.
そこで、このような問題点を解決したものとして、柱部と梁部との接続部分となる仕口部に熱間成形により成形した厚肉の短尺角形鋼管を採用したノンダイアフラム形式の柱梁接合構造物が提供されている(例えば、特許文献1)。すなわち、所定の板厚の長尺角形鋼管と、この長尺角形鋼管よりも板厚が厚く且つ仕口部を形成する長さの半成形短尺角形鋼管とを、それぞれ冷間成形で製造する。そして、半成形短尺角形鋼管を加熱炉において加熱した後、熱間成形して短尺角形鋼管を製造する。このようにして得た長尺角形鋼管と短尺角形鋼管とをアーク溶接等で溶接結合することで角形鋼管柱を得る。
このような熱間成形により得た厚肉の短尺角形鋼管を採用した柱梁接合構造物によると、組立て工数を削減できるとともに溶接長さを短くでき、全体の作業が簡略化できる。
Therefore, as a solution to such a problem, a non-diaphragm type column-beam joint using a thick short square steel pipe formed by hot forming at the joint part that is the connection part between the column part and the beam part. Structures are provided (eg, Patent Document 1). That is, a long square steel pipe having a predetermined plate thickness and a semi-formed short square steel pipe having a thickness thicker than this long square steel pipe and having a length forming a joint portion are manufactured by cold forming, respectively. Then, after heating the semi-formed short square steel pipe in a heating furnace, hot forming is performed to manufacture the short square steel pipe. A square steel pipe column is obtained by welding and joining the long square steel pipe and the short square steel pipe thus obtained by arc welding or the like.
According to the column-beam joint structure using the thick short square steel pipe obtained by such hot forming, the assembly man-hours can be reduced, the welding length can be shortened, and the entire work can be simplified.
しかしながら、特許文献1の柱梁接合構造においては、柱部と梁部との接続部分となる仕口部に地震等による外力が加わると梁部の接合端部に大きな応力やひずみが集中し、梁部の接合端部の損傷や梁部の押し込みによる仕口部の変形が生じる場合がある。そして、特許文献1の柱梁接合構造のようなノンダイアフラム形式の架構においては、当該仕口部の変形が、通しダイアフラム形式の架構或いは内ダイアフラム形式の架構において生じる当該仕口部の変形と比べて大きいという問題がある。すなわち、特許文献1の柱梁接合構造のようなノンダイアフラム形式の架構においては、その剛性が、通しダイアフラム形式の架構或いは内ダイアフラム形式の架構の剛性と比べて小さいという問題がある。
However, in the beam-column joint structure of
そこで、本発明は、ノンダイアフラム形式の架構において、通しダイアフラム形式の架構或いは内ダイアフラム形式の架構と同程度の剛性を有する柱梁接合構造を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a beam-column joint structure having the same rigidity as a through-diaphragm type frame or an inner diaphragm type frame in a non-diaphragm type frame.
本発明の解決しようとする課題は以上であり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention has been described above, and next, the means for solving this problem will be described.
即ち、本発明の柱梁接合構造は、冷間ロール成形の角形鋼管により構成される柱部と、一対のフランジと、前記フランジを連結するウェブと、を有するH形鋼により構成される梁部と、熱間成形の角形鋼管により構成され、前記柱部と前記梁部との接続部分となるノンダイアフラム形式の仕口部と、を備える柱梁接合構造であって、前記仕口部の両側における開口端部の端面に、前記柱部が溶接接合されるとともに、その両端の開口端部の内側に、四角形状の補強板材が、前記開口端部の端面と面一となるように溶接接合され、前記梁部は、前記フランジの一端側が前記ウェブの一端側より短く形成され、前記仕口部の側面に溶接接合される前記梁部によって前記フランジの一端側の端面と、前記仕口部の側面との間に形成される間隙に、平板状の水平ハンチを設け、前記水平ハンチは、その一端面が前記フランジの一端側の端面に溶接接合され、その他端面が、その両端のそれぞれを、前記仕口部の隅角部分の頂点と、前記頂点を含む隅角部分のR止まりと、の中間位置に配置して、前記仕口部の側面に溶接接合され、前記水平ハンチが溶接接合される前記フランジの一端側の端面と、前記仕口部の側面との間の間隙は、前記仕口部の外径と前記フランジの幅との差に基づいて形成されるものである。 That is, the beam-column welded structure of the present invention has a beam portion made of H-shaped steel having a pillar portion made of a cold roll-formed square steel pipe, a pair of flanges, and a web connecting the flanges. A beam-column joint structure including a non-diaphragm type welded portion which is composed of a hot-formed square steel pipe and serves as a connecting portion between the pillar portion and the beam portion, and both sides of the joint portion. The pillar portion is welded to the end surface of the open end portion in the above section, and a quadrangular reinforcing plate is welded to the inside of the open end portions at both ends so as to be flush with the end surface of the open end portion. The beam portion is formed so that one end side of the flange is shorter than the one end side of the web, and the end surface of the one end side of the flange and the joint portion are formed by the beam portion welded to the side surface of the joint portion. A flat plate-shaped horizontal haunch is provided in the gap formed between the side surface of the beam, and one end surface of the horizontal haunch is welded to the end surface on one end side of the flange, and the other end faces are each of both ends thereof. , Arranged at an intermediate position between the apex of the corner portion of the joint portion and the R stop of the corner portion including the apex, welded to the side surface of the joint portion, and the horizontal haunch is welded and joined. The gap between the end surface on one end side of the flange and the side surface of the weld is formed based on the difference between the outer diameter of the weld and the width of the flange.
本発明の柱梁接合構造は、上記の柱梁接合構造において、前記柱部及び前記仕口部は、前記柱部の外径Bと仕口部の板厚tpとの比が10≦B/tp≦15となるように成形され、前記仕口部の隅角部分の外側曲率半径が前記仕口部の板厚の1.5倍から2.5倍に成形されるものである。 In the beam-column joint structure of the present invention, in the above-mentioned column-beam joint structure, the ratio of the outer diameter B of the column portion to the plate thickness tp of the joint portion is 10 ≦ B / in the column portion and the joint portion. It is molded so that tp ≦ 15, and the outer radius of curvature of the corner portion of the joint portion is formed to be 1.5 to 2.5 times the plate thickness of the joint portion.
本発明の柱梁接合構造によれば、仕口部の外径とフランジの幅との差に基づいて形成されるフランジの一端側の端面と、仕口部の側面との間の間隙に、平板状の水平ハンチを設けることから、架構の剛性を大きくすることができ、通しダイアフラム形式の架構或いは内ダイアフラム形式の架構と同程度の剛性を有するノンダイアフラム形式の架構を構成することができる。ノンダイアフラム形式を採用した建物の構造設計において、梁の梁端部を剛接合としてモデル化することができる。 According to the beam-column joint structure of the present invention, in the gap between the end surface on one end side of the flange formed based on the difference between the outer diameter of the joint portion and the width of the flange, and the side surface of the joint portion. Since the flat plate-shaped horizontal haunch is provided, the rigidity of the frame can be increased, and a non-diaphragm type frame having the same rigidity as the through-diaphragm type frame or the inner diaphragm type frame can be constructed. In the structural design of a building that adopts the non-diaphragm type, the beam end of the beam can be modeled as a rigid joint.
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。まず、本発明に係る柱梁接合構造10について説明する。なお、本発明は、以下に説明する柱梁接合構造10に限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the column-
図1に示すように、柱梁接合構造10は、上下方向に延設される上下の柱シャフト11A、11B(「柱部」の一例)と、上下の柱シャフト11A、11Bの間に配設される仕口コア12(「仕口部」の一例)と、仕口コア12の四方に向く外側面にその一端部が固定され、水平方向に延びて設けられる梁13(「梁部」の一例)と、から構成される。
As shown in FIG. 1, the beam-column
図1から図3に示すように、上下の柱シャフト11A、11Bは、ブレークダウン装置、フィンパス装置等の成形手段により冷間ロール成形した長尺の角形鋼管である。上下の柱シャフト11A、11Bは、その外径Bが200mmから550mmであり、その板厚tcが9mmから25mmである。上下の柱シャフト11A、11Bは、その隅角部分11aの外側曲率半径が上下の柱シャフト11A、11Bの板厚tcの2.0倍から3.0倍となるように成形される。図2に示すように、上下の柱シャフト11A、11Bは、切削加工装置等の加工手段によりその端部の外側部分を切削加工することで、所定角度の開先部11bが形成される。上下の柱シャフト11A、11Bは、その端部に四角リング状の裏当て金15が内嵌されて溶接16により固定される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the upper and
仕口コア12は、加熱炉等の加熱手段により加熱され、成形ロール装置等の成形手段により熱間成形した短尺の角形鋼管である。図1から図3に示すように、仕口コア12は、上下の柱シャフト11A、11Bと梁13との接続部であり、ノンダイアフラム形式により構成される。仕口コア12は、その長手方向(鉛直方向)の長さLが、溶接接合される梁13の高さD(フランジ13a間の高さ)より長くなるように成形される。仕口コア12は、その外径Bpが220mmから575mmであり、そのパネル12aの板厚tpが19mmから50mmである。仕口コア12は、その隅角部分12bの外側曲率半径が仕口コア12のパネル12aの板厚tpの1.5倍から2.5倍に成形される。ここで、仕口コア12の隅角部分12bの外側曲率半径とは、図5(a)に示すように、仕口コア12における隣り合う内側面と外側面を直交する辺と45度の角度をなす線と隅角部分12bの外側の交点での曲率半径をいう。
The
図1及び図2に示すように、柱梁接合構造10においては、上下の柱シャフト11A、11Bと、仕口コア12と、が直線状に位置させるように形成される。具体的には、下側の柱シャフト11Bの上端部に仕口コア12の下端部が配置され、上側の柱シャフト11Aの下端部に仕口コア12の上端部が配置される。そして、上下の柱シャフト11A、11Bの内部に位置させた裏当て金15の外側面を仕口コア12のパネル12aの端面12cに当接させた状態で、上下の柱シャフト11A、11Bと仕口コア12とを外側から溶接17により接合する。柱梁接合構造10においては、上下の柱シャフト11A、11Bの端面が仕口コア12の端面12cに載置可能となるように、仕口コア12の外径Bpが上下の柱シャフト11A、11Bの外径Bより所定の長さで長く設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the beam-column
図1から図3に示すように、梁13は、H形鋼から形成され、対向する2枚の平板状のフランジ13aと、対向するフランジ13aの間に形成されるウェブ13bと、から構成される。梁13は、フランジ13aが上下方向に対向した位置となり、且つウェブ13bの一端面が仕口コア12のパネル12aに沿って当接するように、仕口コア12に溶接接合される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
フランジ13aは、その長手方向の一端側に開先部13cが形成されるとともに、その開先部13cが形成される一端側がウェブ13bの長手方向の一端側(仕口コア12のパネル12aに当接する側)より短く形成されている。すなわち、フランジ13aは、その長手方向の長さがウェブ13bの長手方向の長さより短く形成されている。フランジ13aの一端側がウェブ13bの一端側より短く形成されることで、梁13をパネル12a(仕口コア12の側面)に溶接接合した際に、フランジ13aの一端側の端面と、パネル12a(仕口コア12の側面)との間に間隙Kが形成される。すなわち、間隙Kは、梁13におけるパネル12aとの溶接接合側の梁端に形成される。
The
間隙Kは、梁13をパネル12aに溶接接合した場合におけるフランジ13aの一端側の開先部13cの先端から、梁13が溶接接合されるパネル12aの側面までの水平方向の間隙であり、仕口コア12の外径Bpとフランジ13aの幅W(フランジ13aの長手方向に対して水平に直交する方向の長さ)との差(Bp−W)に基づいて形成される。すなわち、フランジ13aの幅Wが仕口コア12の外径Bpより短くなるにつれて間隙Kが広く形成され、フランジ13aの幅Wが仕口コア12の外径Bpに近づくにつれ間隙Kが狭く形成される。
The gap K is a horizontal gap from the tip of the
図1から図3に示すように、柱梁接合構造10においては、仕口コア12の側面に溶接接合される梁13によってフランジ13aの一端側の端面と、仕口コア12の側面との間に形成される間隙Kに、水平ハンチ30が設けられる。水平ハンチ30は、その一端面がフランジ13aの一端側の端面に溶接接合され、その他端面がパネル12a(仕口コア12の側面)に溶接接合される。具体的には、水平ハンチ30の一端側とフランジ13aの一端側に裏当て金31を当接させた状態で水平ハンチ30とフランジ13aとを溶接32により接合する。また、水平ハンチ30の他端側と仕口コア12の側面(パネル12a)に裏当て金33を当接させた状態で水平ハンチ30とパネル12aとを溶接34により接合する。
As shown in FIGS. 1 to 3, in the column-beam
水平ハンチ30は、平板状の部材により構成される。水平ハンチ30は、略長方形状に形成され、その幅方向の長さ(水平ハンチ30の長手方向に対して水平に直交する方向の長さ)が間隙Kの長さに対応して設定される。水平ハンチ30は、その長手方向の長さが仕口コア12の側面における平板部の幅方向の長さ(仕口コア12の各側面の両端の2つのR止まりR0間の長さ)より若干長く設定される。具体的には、水平ハンチ30は、その他端面が仕口コア12の側面に溶接接合される際に、その両端のそれぞれを、仕口コア12の隅角部分12bの頂点R1と、その頂点R1を含む隅角部分12bのR止まりR0と、の中間位置R2(頂点R1とR止まりR0との間の曲線の中間位置)に配置可能な長さに、その長手方向の長さが設定される。ここで、図3に示すように、仕口コア12の隅角部分12bの頂点R1とは、仕口コア12の隅角部分12bの外径側面と仕口コア12の対角線Tとが交わる位置をいう。また、隅角部分12bのR止まりR0とは、隅角部分12bの外径側面であって隅角部分12bの湾曲部分が終了する位置(仕口コア12の側面における平板部が開始する位置)をいう。
The
仕口コア12は、その両端部分の内側に水平スチフナ18(「補強板材」の一例)が溶接接合される。水平スチフナ18は、仕口コア12の内径と同程度の四角形状の金属平板である。水平スチフナ18は、その平面部分が仕口コア12のパネル12aの端面12cと面一となるように配置され、仕口コア12の両側の開口部分を塞ぐように仕口コア12の内面に溶接接合される。すなわち、水平スチフナ18は、内ダイアフラムとは異なるものであり、内ダイアフラムのように、仕口コア12の内部であって、その平面部分が仕口コア12に固定される梁13のフランジ13aの平面部分と面一となるように配置されるものではなく、梁13のフランジ13aの平面部分より仕口コア12のパネル12aの端面12c側に配置される。仕口コア12の両端部分の内側に水平スチフナ18を設けることで、梁13の押し込みによる仕口コア12のパネル12aの変形を防止することができ、仕口コア12のパネル12aの端面12cから梁13のフランジ13aの上下面との間の高さX(仕口コア12の余長)を短くすることができる。具体的には、仕口コア12の両端部分の内側に水平スチフナ18を設けることで、仕口コア12の余長を(上下の柱シャフト11A、11Bの外径B)/4とすることができる。
A horizontal stiffener 18 (an example of a "reinforcing plate material") is welded to the inside of both end portions of the
水平スチフナ18を仕口コア12に溶接接合する場合には、まず、水平スチフナ18をその平面部分が仕口コア12のパネル12aの端面12cと面一となるように、仕口コア12の両側の開口部分に配置する。そして、水平スチフナ18を仕口コア12の両側の開口部分に配置した状態で、パネル12aの端面12c側の端部と、水平スチフナ18の外側端部(上下の柱シャフト11A、11Bが設けられる側の端部)と、を所定の厚さで、仕口コア12の幅方向に切削する。このようにパネル12a及び水平スチフナ18を切削することで、水平スチフナ18の平面部分と、仕口コア12のパネル12aの端面12cとがより精度よく面一となり、裏当て金15の取り付けを精度よく容易に行うことができる。
When welding the
次に、上下の柱シャフト11A、11B及び仕口コア12の選定方法について説明する。
柱梁接合構造10に用いる上下の柱シャフト11A、11B及び仕口コア12を選定するに際しては、まず、上下の柱シャフト11A、11Bの外径B及び仕口コア12の外径Bpを設定する。柱梁接合構造10においては、上下の柱シャフト11A、11Bの端面が仕口コア12の端面12c上に載置されるように、上下の柱シャフト11A、11Bの外径B及び仕口コア12の外径Bpが設定される。具体的には、仕口コア12の外径Bpが上下の柱シャフト11A、11Bの外径Bより長くなるように設定され、外径200mmから350mmの上下の柱シャフト11A、11Bを用いて柱梁接合構造10を形成する場合には、その外径Bpが上下の柱シャフト11A、11Bの外径Bより20mm長い仕口コア12を用い、外径400mmから550mmの上下の柱シャフト11A、11Bを用いて柱梁接合構造10を形成する場合には、その外径Bpが上下の柱シャフト11A、11Bの外径Bより25mm長い仕口コア12を用いる。
Next, a method of selecting the upper and
When selecting the upper and
上下の柱シャフト11A、11Bの外径B及び仕口コア12の外径Bpが設定されると、上下の柱シャフト11A、11Bの板厚tc及び仕口コア12のパネル12aの板厚tpが設定される。具体的には、図4の表に基づいて、上下の柱シャフト11A、11Bの板厚tcと、仕口コア12のパネル12aの板厚tpとの組み合わせの適否を判断する。上下の柱シャフト11A、11Bの板厚tcと、仕口コア12のパネル12aの板厚tpとの組み合わせの適否は、上下の柱シャフト11A、11Bの外径Bと仕口コア12の板厚tpとの比が10≦B/tp≦15となる適用範囲に基づいて判断される。すなわち、上下の柱シャフト11A、11Bの板厚tcと、仕口コア12のパネル12aの板厚tpとの組み合わせが、当該適用範囲内にあるか否かにより判断される。図4に示す表の〇印は、上下の柱シャフト11A、11Bの板厚tcと、仕口コア12のパネル12aの板厚tpとの組み合わせが適用範囲内であることを示し、上下の柱シャフト11A、11Bと、仕口コア12との接合部に断面の食い違いが生じない組み合わせであることを意味する。一方、図4に示す表の×印は、上下の柱シャフト11A、11Bの板厚tcと、仕口コア12のパネル12aの板厚tpとの組み合わせが適用範囲外であることを示し、上下の柱シャフト11A、11Bと、仕口コア12との接合部に断面の食い違いが生じる組み合わせであることを意味する。
When the outer diameters B of the upper and
具体的には、上下の柱シャフト11A、11Bの外径Bを250mm、仕口コア12の外径Bpを270mmに設定した場合に、板厚tcが9mmの上下の柱シャフト11A、11Bと組み合わせ可能な仕口コア12は、パネル12aの板厚tpが19mm、22mm、25mmの仕口コア12である。同様に、上下の柱シャフト11A、11Bの外径Bを250mm、仕口コア12の外径Bpを270mmに設定した場合に、板厚tcが12mmの上下の柱シャフト11A、11Bと組み合わせ可能な仕口コア12は、パネル12aの板厚tpが22mm、25mmの仕口コア12であり、パネル12aの板厚tpが19mmの仕口コア12は組み合わせ不可となる。
このように、仕口コア12の外径Bpを、上下の柱シャフト11A、11Bの外径Bより長くなるように設定した上で、上下の柱シャフト11A、11Bの板厚tcと、仕口コア12のパネル12aの板厚tpとの組み合わせを上記適用範囲内で設定することにより、柱梁接合構造10は、上下の柱シャフト11A、11Bの外径Bと仕口コア12の板厚tpとの比が10≦B/tp≦15となるように成形されるとともに、仕口コア12の隅角部分12bの外側曲率半径を上下の柱シャフト11A、11Bの隅角部分11aの外側曲率半径に合わせて大きくすることなく、上下の柱シャフト11A、11Bの端面が仕口コア12の端面12c上に載置されるように成形される。
具体的には、外径Bが400mm、板厚tcが16mm又は19mmの上下の柱シャフト11A、11Bを用いる場合には、外径Bpが柱シャフト11A、11Bの外径Bより25mm長い425mmの仕口コア12であって、パネル12aの板厚tpが32mmから40mmのものを用いれば、図5(a)及び(b)に示すように、上下の柱シャフト11A、11Bの端面が仕口コア12の端面12c上に載置されるように成形される。また、外径Bが450mm、板厚tcが22mmの上下の柱シャフト11A、11Bを用いる場合には、外径Bpが柱シャフト11A、11Bの外径Bより25mm長い475mmの仕口コア12であって、パネル12aの板厚tpが36mmから45mmのものを用いれば、図5(c)に示すように、上下の柱シャフト11A、11Bの端面が仕口コア12の端面12c上に載置されるように成形される。さらに、外径Bが500mm、板厚tcが25mmの上下の柱シャフト11A、11Bを用いる場合には、外径Bpが柱シャフト11A、11Bの外径Bより25mm長い525mmの仕口コア12であって、パネル12aの板厚tpが40mmから50mmのものを用いれば、図5(d)に示すように、上下の柱シャフト11A、11Bの端面が仕口コア12の端面12c上に載置されるように成形される。
Specifically, when the outer diameter B of the upper and
In this way, after setting the outer diameter Bp of the
Specifically, when the upper and
次に、本発明の効果をFEM解析によって確認したため、これについて以下の実施例で説明する。 Next, since the effect of the present invention was confirmed by FEM analysis, this will be described in the following examples.
以下の実施例においては、柱梁接合構造10における上下の柱シャフト11A、11Bを□−400×400×16(R=40)、耐力324.5N/mm2、引張強さ400N/mm2、F値295N/mm2、E値205000N/mm2、ν値0.3、BCR295の冷間ロール成形の角形鋼管で構成し、梁13をH−488×300×11×18、耐力258.5N/mm2、引張強さ400N/mm2、F値235N/mm2、E値205000N/mm2、ν値0.3、SN400BのH形鋼で構成した通しダイアフラム形式或いはノンダイアフラム形式の十字形架溝(試験体)についてFEM解析を行った。
In the following examples, the upper and
また、柱梁接合構造10を通しダイアフラム形式で構成した十字形架溝(試験体)を比較例1とし、柱梁接合構造10をノンダイアフラム形式で構成した十字形架溝(試験体)を比較例2、比較例3、実施例1とした。
Further, a cross-shaped frame (test piece) having a beam-column
なお、ダイアフラム形式の比較例1における仕口コア12のパネル12aは、□−400×400×16(R=40)、耐力324.5N/mm2、引張強さ400N/mm2、F値295N/mm2、E値205000N/mm2、ν値0.3、BCR295の冷間ロール成形の角形鋼管で構成し、ダイアフラムは、耐力357.5N/mm2、引張強さ490N/mm2、F値325N/mm2、E値205000N/mm2、ν値0.3、SN490Cの板材で構成した。
Incidentally, the
また、ノンダイアフラム形式の比較例2、比較例3、実施例1における仕口コア12のパネル12aは、□−425×425×32(R=64)、耐力357.5N/mm2、引張強さ490N/mm2、F値325N/mm2、E値205000N/mm2、ν値0.3、SHC490Cの熱間成形の角形鋼管で構成し、水平スチフナ18は、耐力357.5N/mm2、引張強さ490N/mm2、F値325N/mm2、E値205000N/mm2、ν値0.3、SN490Bの板材で構成し、パネル12aの余長は、(上下の柱シャフト11A、11Bの外径B)/4とした。
Further, the
さらに、ノンダイアフラム形式の比較例2は、パネル12aの両端部分の内側に水平スチフナ18を溶接接合したものとし、比較例3は、パネル12aの両端部分の内側に水平スチフナ18を溶接接合するとともに、パネル12aの中間部に2枚の水平スチフナ18を設置したものとし、実施例1は、パネル12aの両端部分の内側に水平スチフナ18を溶接接合するとともに、梁13をパネル12a(仕口コア12の側面)に溶接接合した際に形成される間隙Kに水平ハンチ30を設置したものとした。
Further, in Comparative Example 2 of the non-diaphragm type, the
図6に示すように、本実施例においては、上記試験体を1/2対称モデルでモデル化を行った。パネル12a、上下の柱シャフト11A、11B、梁13の部材端部から部材中央までは8節点ソリッド要素(完全積分要素)でモデル化し、部材中央から部材先端までは2節点梁要素(線形材料要素)でモデル化した。梁要素とソリッド要素の接続は、接続位置で平面保持が成立するように、梁要素端接点を独立節点とし、ソリッド要素フェース節点を従属節点に設定した。拘束条件としては、ソリッド要素部は対称面で面外方向への変位を拘束し(Uz=0)、梁要素部は面外変位、面外方向への回転及び捩れ回転を拘束し(Uz=0、θx=0、θy=0)、加力点以外の梁要素先端は、材軸方向自由とするローラ支持を行う(梁13:Uy=0、上下の柱シャフト11A、11B:Ux=0)。解析は材料幾何学的非線形を考慮し、上部の柱シャフト11Aの先端位置での変位制御による増分解析とした(層間変形角で1/10radまで)。
As shown in FIG. 6, in this example, the test body was modeled with a 1/2 symmetry model. The
図7及び表1に示すFEM解析結果における全塑性耐力は、General Yield法(図7(a))によって算出した。 The total plastic strength in the FEM analysis results shown in FIGS. 7 and 1 was calculated by the General Yield method (FIG. 7 (a)).
図8から図15は、Mises応力度にて235N/mm2以上の応力(卓越応力)が生じている範囲のみを模様で表示させた。 In FIGS. 8 to 15, only the range in which the Mises stress criterion is 235 N / mm 2 or more (excellent stress) is displayed as a pattern.
図7(b)及び表1に示すように、全塑性耐力を含め終局耐力は、比較例1から3及び実施例1の試験体によらずほぼ同様の結果となった。このように、各試験体の耐力がほぼ同程度の値となったのは、各試験体が、共通して、架構の耐力が梁13の曲げ耐力で決定される梁先行降伏型の崩壊形となるためである。
As shown in FIG. 7B and Table 1, the ultimate proof stress including the total plastic proof stress was almost the same regardless of the test pieces of Comparative Examples 1 to 3 and Example 1. In this way, the proof stress of each test piece is almost the same as that of the beam leading yield type collapse type in which the proof stress of the frame is determined by the bending strength of the
表1に示すように、比較例2の試験体(パネル12aの両端部分(頂部分及び底部分)の内側のみに水平スチフナ18を設けたノンダイアフラム形式の架構)は、比較例1の試験体(通しダイアフラム形式の架構)より剛性が小さくなった。また、比較例3の試験体(パネル12aの両端部分の内側に水平スチフナ18を溶接接合するとともに、パネル12aの中間部に2枚の水平スチフナ18を設置したノンダイアフラム形式の架構)は、比較例1の試験体(通しダイアフラム形式の架構)とほぼ同程度の剛性であった。
As shown in Table 1, the test piece of Comparative Example 2 (a non-diaphragm type frame in which the
図10、11(比較例2)及び図12、13(比較例3)より、水平スチフナ18に生じている応力を比較することから分かるように、比較例3の剛性が比較例2の剛性より大きくなった(比較例3の剛性が比較例1の剛性とほぼ同程度であった)のは、パネル12aの中間部に設けた水平スチフナ18が作用しているためである。
As can be seen from the comparison of the stress generated in the
また、実施例1の試験体(パネル12aの両端部分の内側に水平スチフナ18を溶接接合するとともに、梁13をパネル12a(仕口コア12の側面)に溶接接合した際に形成される間隙Kに水平ハンチ30を設置したノンダイアフラム形式の架構)は、比較例3と同様に、比較例1の試験体(通しダイアフラム形式の架構)とほぼ同程度の剛性であった。
Further, the gap K formed when the test piece of Example 1 (
図10、図11(比較例2)及び図14、図15(実施例1)より、パネル12aに生じている応力を比較することから分かるように、実施例1の剛性が、比較例3と同様に、比較例1の剛性とほぼ同程度であった(実施例1の剛性が比較例2の剛性より大きくなった)のは、水平ハンチ30を間隙K(梁端)に設けることで、パネル12aに生じる応力が小さくなり、パネル12aの側面の面外変形が小さくなったためである。
As can be seen from the comparison of the stress generated in the
以上のように、柱梁接合構造10においては、仕口コア12の外径Bpとフランジ13aの幅Wとの差(Bp−W)に基づいて形成されるフランジ13aの一端側の端面と、仕口コア12の側面(パネル12a)との間の間隙K(梁13におけるパネル12aとの溶接接合側の梁端)に、平板状の水平ハンチ30を設けることから、架構の剛性を大きくすることができ、通しダイアフラム形式の架構或いは内ダイアフラム形式の架構と同程度の剛性を有するノンダイアフラム形式の架構を構成することができる。すなわち、ノンダイアフラム形式を採用した建物の構造設計において、梁13の梁端部を剛接合としてモデル化して構造計算することができる。
As described above, in the beam-column
柱梁接合構造10においては、パネル12aの両端部分の内側に加えて、パネル12aの中間部に水平スチフナ18を設けることで、架構の剛性を大きくすることができ、通しダイアフラム形式の架構或いは内ダイアフラム形式の架構と同程度の剛性を有するノンダイアフラム形式の架構を構成することができる。すなわち、ノンダイアフラム形式を採用した建物の構造設計において、梁13の梁端部を剛接合としてモデル化して構造計算することができる。
In the beam-column
10 柱梁接合構造
11A、11B 柱シャフト(柱部)
12 仕口コア(仕口部)
12b 隅角部分
13 梁(梁部)
13a フランジ
13b ウェブ
18 水平スチフナ(補強板材)
30 水平ハンチ
Bp 仕口コアの外径
K 間隙
R0 R止まり
R1 頂点
R2 中間位置
W フランジの幅
10 Column-beam
12 Joint core (joint part)
30 Horizontal haunch Bp Outer diameter of joint core K Gap R 0 R Stop R 1 Vertex R 2 Intermediate position W Flange width
Claims (2)
一対のフランジと、前記フランジを連結するウェブと、を有するH形鋼により構成される梁部と、
熱間成形の角形鋼管により構成され、前記柱部と前記梁部との接続部分となるノンダイアフラム形式の仕口部と、
を備える柱梁接合構造であって、
前記仕口部の両側における開口端部の端面に、前記柱部が溶接接合されるとともに、その両端の開口端部の内側に、四角形状の補強板材が、前記開口端部の端面と面一となるように溶接接合され、
前記梁部は、前記フランジの一端側が前記ウェブの一端側より短く形成され、
前記仕口部の側面に溶接接合される前記梁部によって前記フランジの一端側の端面と、前記仕口部の側面との間に形成される間隙に、平板状の水平ハンチを設け、
前記水平ハンチは、
その一端面が前記フランジの一端側の端面に溶接接合され、
その他端面が、その両端のそれぞれを、前記仕口部の隅角部分の頂点と、前記頂点を含む隅角部分のR止まりと、の中間位置に配置して、前記仕口部の側面に溶接接合され、
前記水平ハンチが溶接接合される前記フランジの一端側の端面と、前記仕口部の側面との間の間隙は、前記仕口部の外径と前記フランジの幅との差に基づいて形成されること
を特徴とする柱梁接合構造。 Columns made of cold roll-formed square steel pipes,
A beam portion made of H-section steel having a pair of flanges and a web connecting the flanges.
A non-diaphragm type joint portion that is composed of hot-formed square steel pipes and serves as a connecting portion between the column portion and the beam portion.
It is a column-beam joint structure equipped with
The pillars are welded to the end faces of the open ends on both sides of the joint, and a square reinforcing plate material is flush with the end faces of the open ends inside the open ends at both ends. Welded and joined so that
The beam portion is formed so that one end side of the flange is shorter than the one end side of the web.
A flat plate-shaped horizontal haunch is provided in the gap formed between the end surface on one end side of the flange and the side surface of the joint portion by the beam portion welded to the side surface of the joint portion.
The horizontal haunch is
One end surface thereof is welded and joined to the end surface on one end side of the flange.
The other end face is arranged at an intermediate position between the apex of the corner portion of the joint portion and the R stop of the corner portion including the apex, and welded to the side surface of the joint portion. Joined,
The gap between the end surface on one end side of the flange to which the horizontal haunch is welded and the side surface of the joint portion is formed based on the difference between the outer diameter of the joint portion and the width of the flange portion. A column-beam joint structure characterized by this.
前記柱部の外径Bと仕口部の板厚tpとの比が10≦B/tp≦15となるように成形され、
前記仕口部の隅角部分の外側曲率半径が前記仕口部の板厚の1.5倍から2.5倍に成形されること
を特徴とする請求項1に記載の柱梁接合構造。 The pillar portion and the joint portion are
It is molded so that the ratio of the outer diameter B of the pillar portion to the plate thickness tp of the joint portion is 10 ≦ B / tp ≦ 15.
The column-beam joining structure according to claim 1, wherein the outer radius of curvature of the corner portion of the joint portion is formed to be 1.5 to 2.5 times the plate thickness of the joint portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018029250A JP6986751B2 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Column-beam joint structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018029250A JP6986751B2 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Column-beam joint structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019143390A JP2019143390A (en) | 2019-08-29 |
| JP6986751B2 true JP6986751B2 (en) | 2021-12-22 |
Family
ID=67771995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018029250A Active JP6986751B2 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Column-beam joint structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6986751B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110625548B (en) * | 2019-10-24 | 2023-09-19 | 中铁宝桥集团有限公司 | Bridge steel plate beam K-shaped transverse strut assembling and positioning tool and manufacturing method thereof |
| JP7659815B2 (en) | 2021-07-13 | 2025-04-10 | ナカジマ鋼管株式会社 | Beam-column joint structure |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0868111A (en) * | 1994-08-31 | 1996-03-12 | Nkk Corp | Reinforcement method for beam-column joints of steel pipe columns |
| JP2002038585A (en) * | 2000-07-21 | 2002-02-06 | Nippon Steel Metal Prod Co Ltd | Beam-to-column connection of square steel tubular column by non-diaphragm method |
| JP4990317B2 (en) * | 2009-04-01 | 2012-08-01 | ナカジマ鋼管株式会社 | Steel structure |
| JP2011132745A (en) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Nakajima Steel Pipe Co Ltd | Steel structure |
-
2018
- 2018-02-22 JP JP2018029250A patent/JP6986751B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019143390A (en) | 2019-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5749087B2 (en) | Concrete filled steel pipe column | |
| JP6905738B2 (en) | Column-beam joint structure | |
| JP4649360B2 (en) | Seismic joint structure and construction method thereof | |
| JP7110000B2 (en) | Column-beam joint structure | |
| JP6986751B2 (en) | Column-beam joint structure | |
| JP2011132745A (en) | Steel structure | |
| JP6163731B2 (en) | Seismic walls and structures | |
| JP6027590B2 (en) | Pile head joint structure using pile head reinforcement with bearing resistance bracket and pile head reinforcement with bearing resistance bracket | |
| JP6589922B2 (en) | Beam reinforcement structure and beam reinforcement method | |
| JP6924609B2 (en) | Joint structure of braces and columns and beams | |
| JP2018172859A (en) | Box-shaped column and column beam connection structure | |
| JP7659815B2 (en) | Beam-column joint structure | |
| JP4990313B2 (en) | Design method of non-diaphragm construction method | |
| JP4127225B2 (en) | Beam-column joint | |
| JP6486209B2 (en) | Bearing wall and wall structure | |
| JP2024114323A (en) | Non-diaphragm brace structure and design method for non-diaphragm brace structure | |
| JP7609090B2 (en) | Steel beam and steel column joint structure and H-shaped steel used for this | |
| KR0128541Y1 (en) | Square steel pipe column and h-rolled steel column | |
| JP6783045B2 (en) | How to design column-beam joint structure and column-beam joint structure | |
| JP4990312B2 (en) | Design method of non-diaphragm construction method | |
| JP4966673B2 (en) | Column and beam joint structure | |
| JP4709793B2 (en) | Steel sheet pile, wall body, and steel sheet pile construction method | |
| JP2020139270A (en) | Bearing wall and wall material | |
| JP4812851B2 (en) | Design method of non-diaphragm construction method | |
| JP7593551B2 (en) | Load-bearing wall |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201119 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211018 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211026 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211122 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6986751 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |